EP0144851B1 - Aufstäubung von Permalloy-Schichten - Google Patents

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EP0144851B1
EP0144851B1 EP84113992A EP84113992A EP0144851B1 EP 0144851 B1 EP0144851 B1 EP 0144851B1 EP 84113992 A EP84113992 A EP 84113992A EP 84113992 A EP84113992 A EP 84113992A EP 0144851 B1 EP0144851 B1 EP 0144851B1
Authority
EP
European Patent Office
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sputtering
nitrogen
argon
permalloy
principle
Prior art date
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Expired
Application number
EP84113992A
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English (en)
French (fr)
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EP0144851A2 (de
EP0144851A3 (en
Inventor
Hans-Werner Dipl.-Ing. Pötzlberger
Siegfried Bock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication of EP0144851A3 publication Critical patent/EP0144851A3/de
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering

Definitions

  • the invention relates to a method for producing magnetically anisotropic permalloy layers having small coercive force (H e) ⁇ 0.25 A / m by sputtering.
  • Permalloy layers with a little H e are required for various applications.
  • thin-film magnetic heads require several micrometer thick permalloy layers (NiFe approx. 80/20), which are preferably applied by sputtering.
  • sputtering rates of up to approx. 3 ⁇ m / h are achieved.
  • Argon is used as the sputtering gas.
  • the invention has for its object to realize the initially mentioned method, which makes the application of magnetically anisotropic permalloy layers with a little H e reproducible feasible.
  • This is achieved by adding argon to the sputtering gas as a reactive gas, nitrogen or air. This ensures that the same amount of reactive gas is always available when sputtering.
  • this method can be used reproducibly in systems based on the batch or lock principle or in dusting methods with different dusting rates (RF diode principle, magnetron principle).
  • an argon-nitrogen mixed gas is used as the sputtering gas.
  • 0.5-2% nitrogen is preferably added to the argon sputtering gas.
  • the method according to the invention can be used both in systems with the RF diode principle or those with the magnetron principle.
  • the invention is explained using exemplary embodiments.
  • the following substrates were used: titanium carbide with an aluminum oxide base (4 mm thick), soft gal (4 mm), silicon wafer (0.6 mm).
  • the layer thicknesses for these examples are 2-4 ⁇ m.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (He) < 0,25 A/m durch Aufstäuben. Permalloy-Schichten mit kleinem He werden für verschiedene Anwendungen benötigt. So sind zum Beispiel für Dünnfilm-Magnetköpfe mehrere Mikrometer dicke Permalloy-Schichten (NiFe ca. 80/20) erforderlich, die vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.
  • Mit dem bisher üblichen Verfahren der Hochfrequenzdiodenzerstäubung (RF = radio frequency) werden Aufstäubraten von bis ca. 3 µm/h erreicht. Dabei wird Argon als Aufstäubgas verwendet.
  • Aufstäubverfahren mit Magnetfeldunterstützung (Magnetron-Aufstäubung) sind bisher nicht für Permalloy eingesetzt worden, da das magnetische Target das Ausbilden des Magnetronringes infolge des magnetischen Kurzschlusses im Target unterbindet. Man kann aber durch gewisse Anlagenanpassungen (Magnetron mit höherer Feldstärke als üblich und/oder Permalloy-Target mit Schlitzen, siehe IEEE Transactions On Magnetics, Vol. MAG-18, No. 6, November 1982, S. 1080-1082) trotzdem eine Magnetronaufstäubung erzielen. Damit werden Aufstäubraten bis ca. 9 µm/h möglich.
  • Bei Permalloy-Schichten für Dünnfilm-Magnetköpfe wird unter anderem gefordert, dass die Schichten magnetische Anisotropie aufweisen («leichte», «schwere» Richtung). Dies wird dadurch erzielt, dass während der Schichterzeugung ein stationäres Magnetfeld in «leichter» Richtung angelegt ist. Für die einwandfreie Schreib-/Lese-Funktion des Kopfes ist es ausserdem unbedingt erforderlich, dass die Koerzitivfeldstärke He (gemessen in «leichter» Richtung, nach dem üblichen induktiven Messverfahren) einen bestimmten Wert, zum Beispiel < 0,25 A/cm nicht überschreitet.
  • Bei bekannten Aufstäubverfahren ist das nicht reproduzierbar möglich. Dies gilt besonders bei Schleusenanlagen, die von vornherein einen geringen Restgasanfall beim Aufstäuben haben. Ähnliches gilt auch bei Anlagen nach dem Batch-Verfahren, wenn Schichten von mehreren Mikron Dicke benötigt werden. Ursache ist der Einfluss des Restgasanfalls beim Aufstäuben auf die magnetischen Eigenschaften. Offensichtlich ist ein gewisser Restgasanteil günstig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zu realisieren, das die Aufbringung magnetisch anisotroper Permalloy-Schichten mit kleinem He reproduzierbar durchführbar macht. Dies wird dadurch erzielt, dass dem Aufstäubgas Argon als reaktives Gas, Stickstoff oder Luft zugesetzt wird. Dadurch wird erreicht, dass eine stets gleiche Menge eines reaktiven Gases beim Aufstäuben zur Verfügung steht. Dadurch kann dieses Verfahren bei Anlagen nach dem Batch- oder Schleusenprinzip bzw. bei Aufstäubverfahren mit unterschiedlicher Aufstäubrate (RF-Diodenprinzip, Magnetronprinzip) reproduzierbar eingesetzt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Aufstäubgas ein Argon-Stickstoffmischgas verwendet. Dabei wird vorzugsweise dem Argon-Aufstäubgas 0,5-2% Stickstoff zugesetzt. Die Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchen mit Magnetronprinzip möglich.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es wurden folgende Substrate verwendet: Titancarbid mit Aluminiumoxidunterlage (4 mm dick), Softgals (4 mm), Silizium-Wafer (0,6 mm). Die Schichtdicken für diese Beispiele sind 2-4 µm.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Aufstäubanlage nach dem RF-Diodenprinzip mit Schleuse. Ohne Stickstoff ergeben sich bei den genannten Substraten Hc-Werte bestenfalls von 0,4-0,6 A/cm während mit Stickstoffzugabe 0,2 A/ cm erzielt werden.
  • (Stahdbeschichtung; Permalloy-Aufstäubrate 3 µm pro Stunde)
    • Ausführungsbeispiel 2
  • Halbautomatische Durchlaufanlage mit Schleuse; Aufstäuben nach dem Magnetronprinzip.
  • Ohne Stickstoff 0,45 A/cm und mit Stickstoff 0,2 A/cm.
  • (Standbeschichtung Permalloy-Aufstäubrate 6-8 µm pro Stunde)

Claims (4)

1. Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (He) <0,25 A/cm durch Aufstäuben für Dünnfilm-Magnetköpfe, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufstäubegas Argon als ein reaktives Gas, Stickstoff oder Luft zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufstäubegas ein Argon/Stickstoffmischgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Argon-Aufstäubgas 0,5-2% Stickstoff zugesetzt wird.
4. Verwendung dieses Verfahrens sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchem mit Magnetronprinzip.
EP84113992A 1983-11-24 1984-11-19 Aufstäubung von Permalloy-Schichten Expired EP0144851B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833342533 DE3342533A1 (de) 1983-11-24 1983-11-24 Aufstaeubung von permalloy-schichten
DE3342533 1983-11-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0144851A2 EP0144851A2 (de) 1985-06-19
EP0144851A3 EP0144851A3 (en) 1985-07-17
EP0144851B1 true EP0144851B1 (de) 1989-02-08

Family

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DE3342533A1 (de) 1985-06-05
DE3476718D1 (en) 1989-03-16
JPS60133716A (ja) 1985-07-16
EP0144851A2 (de) 1985-06-19
EP0144851A3 (en) 1985-07-17

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